МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «ЮЖНО-УРАЛЬСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ» (Национальный исследовательский университет) Политехнический институт Кафедра «Электрические станции, сети и системы электроснабжения» «Расчет трансформатора масляного силового ТМ-25/10» ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА К КУРСОВОМУ ПРОЕКТУ по дисциплине «Электрические машины» ПЗ-471.13.03.02.267 ПЗ Нормоконтролёр, доцент __________ / А.Н. Горожанкин / « ___ » ____________ 2024 г. Руководитель, доцент __________ / А.Н. Горожанкин / « ___ » ____________ 2024 г. Автор работы студент группы ПЗ-471 __________ / С.С. Власов / « ___ » ____________ 2024 г. Проект защищен с оценкой _______________ __________ / А.Н. Горожанкин / « ___ » ____________ 2024 г. Челябинск 2024 МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «ЮЖНО-УРАЛЬСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ» (Национальный исследовательский университет) Политехнический институт Кафедра «Электрические станции, сети и системы электроснабжения» Направление 13.03.02 «Электроэнергетика и электротехника» УТВЕРЖДАЮ Заведующий кафедрой __________ / И.М. Кирпичникова / « ___ » _____________ 2024 г. ЗАДАНИЕ на курсовой проект студента Власова Сергея Святославовича Группа ПЗ-471 1. Дисциплина «Электрические машины» 2. Тема проекта «Расчет трансформатора масляного силового ТМ-25/10» 3. Срок сдачи студентом законченной работы « __ » _________ 2024 г. 4. Исходные данные к работе для варианта №3 1. Тип трансформатора: ТМ-25/10 2. Число фаз, частота сети: m = 3; f=50 Гц 3. Мощность: SН =25 кВА 4. Напряжение: UВН =10 кВ; UНН =0,23 кВ 5. Мощность холостого хода: Р0= 0,125 кВт 6. Мощность короткого замыкания: РК =0,5 кВт 7. Напряжение короткого замыкания: UК =4,5% 8. Ток холостого хода: i0=3,2% 9. Схема и группа соединений обмоток: Y/Y-0 5. Перечень вопросов, подлежащих разработке 1. Определение основных электрических величин; 2. Расчёт главных размеров трансформатора; 3. Расчёт обмоток низшего (НН) и высшего (ВН) напряжений; 4. Определение характеристик короткого замыкания; 5. Расчёт магнитной системы и определение характеристик ХХ; 6. Расчёт параметров Т-образной схемы замещения. 6. Перечень графического материала 1) Конструктивная схема трансформатора – 1 л. формата А1; 7. Календарный план Наименование этапов курсового проекта Срок выполнения Определение основных электрических величин трансформатора 1 неделя Расчет главных размеров трансформатора 2-3 неделя Расчет обмоток низшего (НН) и высшего (ВН) напряжений трансформатора Определение характеристик короткого замыкания расчетного трансформатора Расчёт магнитной системы и определение характеристик холостого хода Расчёт параметров Т-образной схемы замещения трансформатора Отметка руководителя о выполнении 4 неделя 5 неделя 6 неделя 7 неделя Оформление пояснительной записки 8 неделя Разработка чертежей 9 неделя Руководитель проекта, доцент __________ / А.Н. Горожанкин / Студент __________ / С.С. Власов / АННОТАЦИЯ Власов С.С. – Расчет трансформатора масляного силового ТМ-25/10. – Челябинск: ЮУрГУ, ПЗ471, 2024 г., стр. 36, илл. 8, табл. 2. Список литературы – 3 наименований. Чертежей – 1 лист формата А1. В данной курсовой работе рассчитаем трансформатор силовой ТМ 25/10. Тут определим параметры основных электрических величин, далее рассчитаем главные размеры трансформатора. Третьим пунктом рассчитаем обмотки низшего и высшего напряжения и выбираем их сечения. Далее произведем расчет характеристик короткого замыкания, расчет магнитной системы и характеристик холостого хода. В последней части курсового проекта рассчитаем параметры Т-образной схемы замещения. Цель работы: научится рассчитывать и выбирать оборудование для силового трансформатора. Расчет производится при помощи системы компьютерной математики Mathcad. Отрисовка схем и чертежей производится с помощью КОМПАС-3D. Изм. Лист Разраб. Пров. Н. контр. Утв. № докум. Подпись Дата ПЗ-471.13.03.02.2024.267 ПЗ КП Лит. К П Власов Горожанкин Горожанкин Кирпичникова Расчёт трансформатора масляного силового ТМ-25/10 Лист 3 Листов 36 ЮУрГУ Кафедра ЭССиСЭ СОДЕРЖАНИЕ ВВЕДЕНИЕ .................................................................................................................. 5 1. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОСНОВНЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ВЕЛИЧИН ...................... 6 2. РАСЧЕТ ГЛАВНЫХ РАЗМЕРОВ ТРАНСФОМРАТОРА ............................... 10 3. РАСЧЕТ ОБМОТОК НН И ВН ............................................................................ 13 4. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ ............ 20 5. РАСЧЕТ МАГНИТНОЙ СИСТЕМЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК ХОЛОСТОГО ХОДА ................................................................................................ 26 6. РАСЧЕТ Т-ОБРАЗНОЙ СХЕМЫ ЗАМЕЩЕНИЯ ............................................. 32 ЗАКЛЮЧЕНИЕ ......................................................................................................... 35 БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК…………………………………………….. 36 Изм. Лист № докум. Подпись Дата ПЗ-471.13.03.02.2024.267 ПЗ КП Лист 4 ВВЕДЕНИЕ Трансформатором называется статическое электромагнитное устройство, имеющее две или больше индуктивно связанных обмоток и предназначенное для преобразования посредством электромагнитной индукции одной или нескольких систем переменного тока в одну или несколько других систем переменного тока. В народном хозяйстве используются трансформаторы различного назначения в диапазоне мощностей от долей вольт-ампера до 1 млн. кВА и более. Принято различать трансформаторы малой мощности с выходной мощностью 4 кВА и ниже для однофазных и 5 кВА и ниже для трехфазных сетей и трансформаторы силовые мощностью от 6,3 кВА и более для трехфазных и от 5 кВА и более для однофазных сетей. В данной работе спроектирован силовой трансформатор, мощностью 25 кВА. Трансформатор серии ТМ-25-10(6)/0,4 предназначены для работы в электросетях напряжением 6 или 10 кВ в открытых электроустановках в условиях умеренного климата (исполнение У1 и УХЛ1 по ГОСТ 15150-69) и служат для понижения высокого напряжения питающей электросети до установленного уровня потребления. Изм. Лист № докум. Подпись Дата ПЗ-471.13.03.02.2024.267 ПЗ КП Лист 5 1. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОСНОВНЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ВЕЛИЧИН Мощность одной фазы трансформатора: SН , кВА m S=′ S= Ф 25 = 8,33кВА 3 = S ′ S= Ф где m - число фаз трансформатора; S Н , кВА - номинальная полная мощность трансформатора. Номинальные (линейные) токи: - на стороне низкого напряжения (НН) I1Л = SН I1Л , А; = 3 ⋅ U НН 25 = 62, 76 А ; 3 ⋅ 0, 23 - на стороне высокого напряжения (ВН) I2Л = SН , А; 3 ⋅ U ВН 25 = 1, 44 А ; 3 ⋅ 10 = I2Л Номинальные фазные токи обмоток НН и ВН: - при соединении фаз обмотки НН в «звезду» I1Ф = I1Л , А , I1Ф = 62, 76 А ; - при соединении фаз обмотки ВН в «звезду» I 2Ф = I 2 Л , А , I 2Ф = 1, 44 А ; Фазные напряжения обмоток НН и ВН: при соединении фаз обмотки НН в «звезду» U1Ф = U1 Л ,В; 3 U= 1Ф 230 = 132, 79 В ; 3 - при соединении фаз обмотки ВН в «звезду» U 2Ф = U2Л ,В; 3 = U 2Ф 10000 = 5774 В ; 3 Активная составляющая напряжения короткого замыкания: uа % = Изм. Лист № докум. Подпись Дата Pк ,% ; 10 ⋅ S Н = uка % 500 = 2% ; 10 ⋅ 250 ПЗ-471.13.03.02.2024.267 ПЗ КП Лист 6 где Pк , Вт - потери короткого замыкания; S Н , кВА - номинальная полная мощность трансформатора. Реактивная составляющая напряжения короткого замыкания: = u р% uк2% − uа2% , % ; u р %= 2 4,52 − 2= 4, 03% Испытательные напряжения выбираются в зависимости от номинального напряжения обмоток, которое определяет класс напряжения трансформатора. Для выбора испытательного напряжения следует руководствоваться данными [1] табл. 2.1. Испытательное напряжение обмотки НН: U ИСП 1 = 5,0 кВ Испытательное напряжение обмотки ВН: U ИСП 1 = 35 кВ Магнитная система служит конструктивной и механической основой трансформатора. Стержни и ярма плоской стержневой магнитной системы в поперечном сечении имеют форму ступенчатой фигуры, составленной из пакетов пластин электротехнической стали. Диаметр d окружности, описанной вокруг ступенчатой фигуры сечения стержня, называется диаметром стержня и является одним из основных размеров трансформатора. Ширину пакетов, образующих стержень, выбирают так, чтобы получить наибольшее сечение стержня при минимальных отходах стали. Число пакетов пластин в одной половине круга диаметром d называется числом ступеней в сечении стержня. Увеличение числа ступеней повышает коэффициент заполнения круга площадью ступенчатой фигуры kКР, равный отношению площади сечения ступенчатой фигуры SФС стержня к площади SКР круга диаметром d. Коэффициент kКР зависит также и от способа прессовки стержня. Увеличение kКР уменьшает диаметры, массу и стоимость обмоток трансформатора, но усложняет изготовление магнитопровода. По заданной номинальной мощности S Н = 25кВА (по [1] табл. 2.2) предварительно выбирается диаметр стержня, число ступеней и коэффициент k КР с учетом способа прессовки стержня. Предварительно выбранные параметры Изм. Лист № докум. Подпись Дата ПЗ-471.13.03.02.2024.267 ПЗ КП Лист 7 заносятся в таблицу 1. Таблица 1 – Ориентировочные диаметр, число ступеней и коэффициент заполнения круга. Мощность Ориентировочный трансформатора диаметр стержня S Н , кВА d, м 16-100 Число ступеней Коэффициент k КР 0,09 - 0,14 5 0,915 0,09 - 0,14 6 0,92 Магнитопровод собирается из пластин холоднокатаной анизотропной электротехнической стали марки 3404 с толщиной листов 0,30мм. Изоляционное покрытие холоднокатаной стали уменьшает чистую ее площадь, что учитывается коэффициентом заполнения стали kЗ , численно равным отношению чистого сечения стали к полному сечению пакета стали. При толщине листов стали 0,30 мм коэффициент заполнения равен kЗ = 0,96 . Коэффициент заполнения сталью площади круга, описанного вокруг ступенчатой фигуры сечения стержня: k= k КР ⋅ kЗ ; С kС = 0,915 ⋅ 0,96 = 0,878 Предварительно выбирается средняя по технологичности и величине потерь, а также тока холостого хода трансформатора, схема шихтовки магнитопровода с косыми стыками в четырех углах и чередующимися прямым и косым стыками на среднем стержне (рис. 1.1). Рисунок 1 – Схема шихтовки магнитопровода. Предварительно, по номинальной мощности трансформатора и марке стали магнитопровода, Изм. Лист № докум. выбирается Подпись Дата значение магнитной индукции в ПЗ-471.13.03.02.2024.267 ПЗ КП стержнях Лист 8 трансформатора (по [1] табл. 2.3) ВС = 1, 60Тл . Обмотка НН при напряжений 0,231 кВ и тока 62,76 А цилиндрическая многослойная из круглого медного провода, обмотка ВН при напряжении 5,774 кВ и токе 1,44 А цилиндрическая многослойная из круглого медного провода. Классом напряжений трансформатора считают напряжение обмотки ВН. Каждому классу соответствует испытательное напряжение обмоток. Изм. Лист № докум. Подпись Дата ПЗ-471.13.03.02.2024.267 ПЗ КП Лист 9 2. РАСЧЕТ ГЛАВНЫХ РАЗМЕРОВ ТРАНСФОМРАТОРА Для испытательного напряжения обмотки ВН UИСП = 35 кВ находим изоляционные расстояния a'12 = 9 мм; l'0 = 20 мм; a'22 = 8 мм; для UИСП = 35 кВ находим a'01 = 4 мм. Изоляцию находящихся под напряжением частей между собой и от заземленных частей трансформатора выполняют из твердых диэлектриков – электроизоляционного картона, кабельной бумаги, лакоткани, дерева, фарфора и других материалов. промежутков, не В масляных занятые трансформаторах твердым части диэлектриком, изоляционных заполнены жидким диэлектриком – трансформаторным маслом. Изоляцию каждой обмотки от других обмоток и от заземленных частей называют главной изоляцией (рис. 2). Изоляционные расстояния для испытательных напряжений ОНН и ОВН (определяются по [1] табл. 2.7 и табл. 2.8). a'12 = 27 мм; l'0 = 15 мм; a'22 = 8 мм; для UИСП = 5 кВ находим a'01 = 4 мм. Рисунок 2 – Главная изоляция обмоток НН и ВН. Основными размерами трансформатора являются: d - диаметр стержня, l высота обмотки, а также средний диаметр канала рассеяния. Поперечное сечение стержня имеет вид ступенчатой прямоугольной фигуры, которая вписана в окружность, чем достигается наибольший коэффициент Изм. Лист № докум. Подпись Дата ПЗ-471.13.03.02.2024.267 ПЗ КП Лист 10 заполнения сталью поперечного сечения окружности диаметром d и с целью получения наиболее простых в изготовлении цилиндрических обмоток. Ширина приведенного канала рассеивания: a= a12 + р a1 + a2 , мм 3 a р =9 + 11 =20 мм где a12 , мм - размер канала между обмотками НН и ВН; a1 + a2 , мм - суммарный приведенный радиальный размер обмоток. 3 Приведенная ширина обмоток НН и ВН a1 + a2 определяется по следующей 3 формуле: a1 + a2 ≈ k 4 S ′ ⋅10, мм 3 a1 + a2 ≈ 0, 63 ⋅ 4 8,33 ⋅ 10 = 11мм 3 где k = 0, 63 - коэффициент, зависящий от мощности, класса напряжения, материала обмотки, находится по [1] табл. 2.9. Диаметр стержня, предварительно: d = 0, 0902 4 S ′ ⋅ аP ⋅ β ′ ⋅ к P ,м f ⋅ u р % ⋅ BС2 ⋅ кС2 где β ′ - коэффициент, определяющий соотношение между диаметром и высотой обмотки, предварительно значения показателя β=′ 1, 2 − 1, 6 выбирается по [1] табл. 2.10. к Р = 0,95 - коэффициент приведения идеального поля рассеивания к реальному (коэффициент Роговского); a р , мм - ширина приведенного канала рассеивания. 8,33 ⋅ 19, 7 ⋅ 1,5 ⋅ 0,95 0, 0902 ⋅ 4 0, 079 м = d= 50 ⋅ 4, 03 ⋅ 1, 62 ⋅ 0,8782 По шкале нормализованных диаметров стандартное значение d Н = 0, 080 м . Величина β при этом остается равной ранее принятому значению, т.к.: Изм. Лист № докум. Подпись Дата ПЗ-471.13.03.02.2024.267 ПЗ КП Лист 11 4 4 dН , d β = β ′ 0, 080 1,58 = 0, 079 1,5 ⋅ β= Средний диаметр окружности между обмотками ВН и НН: d12 = d Н + ( 2а01 + 2а1 + а12 ) ⋅10−3 , м d12 = 0, 08 + 2 · 0, 004 + 2 · 0, 012 + 0, 009 = 0,121м где а1 , мм - предварительный радиальный размер обмотки НН. а1 = k ⋅ k1 ⋅ 4 S ′ ⋅10, мм а1= 0,52 ⋅ 1,33 ⋅ 4 8,33 ⋅ 10= 14, 24 мм где k1 = 1,33 - коэффициент для трансформаторов мощностью 25кВА; = k 0,52 − 0, 48 - коэффициент, зависящий от мощности, класса напряжения, материала обмотки, находится по [1] табл. 2.9. Ориентировочная высота обмоток трансформатора: l= π d12 π ⋅ 0,125 , l = 0, 25 м , мм= 1,582 β Активное сечение стержня магнитопровода: Пс = кС Изм. Лист № докум. π dН 2 4 Подпись Дата , м2 ; 0,878 ⋅ Пс = π ⋅ 0, 0802 4 = 0, 004 м 2 ПЗ-471.13.03.02.2024.267 ПЗ КП Лист 12 3. РАСЧЕТ ОБМОТОК НН И ВН Предварительная величина напряжения одного витка: u= 4, 44 ⋅ f ⋅ Bс ⋅ Пс , В в uв = 4, 44 · 50 · 1, 6 · 0, 0044 = 1,57 В Средняя плотность тока в обмотках: P ⋅u J ср = С1 ⋅ k Д к в ⋅10−2 , А / мм 2 S Н ⋅ d12 J ср = 0, 463 ⋅ 0,93 ⋅ 500 ⋅ 1,57 ⋅ 10−2 = 1, 79 А / мм 2 25 ⋅ 0,125 где Pк (Вт) и S (кВА) - мощность короткого замыкания и полная мощность трансформатора, заданные в техническом задании; d12 – средний диаметр обмоток (м), определяемый на этапе расчета главных размеров; = k Д 0,93 − 0,85 - коэффициент, учитывающий наличие добавочных потерь и приближенно определяемый полной мощностью трансформатора (по [1] табл. 3.1); С1 = 0, 463 - коэффициент для обмоток из алюминиевого провода. Полученное значение средней плотности тока укладывается в рекомендуемые пределы для алюминиевых обмоток – 1,5…2,6 А/мм2, приведенные в [1] табл. 3.2. Ориентировочное сечение витка обмотки: П1′ = 62, 76 I1Ф П1′ = 35 мм 2 , мм 2 , = J cр 1, 79 Число витков на одну фазу обмотки: w1 = U1Ф 132,8 , вит ; = w1 = 84, 7вит uв 1,568 Полученное значение w1 округляется до целого числа w1 = 85вит , при этом уточняется ЭДС одного витка: uв = U1Ф 132,8 ,В;= uв = 1,56 В w1 85 Действительное значение индукции в стержне: Изм. Лист № докум. Подпись Дата ПЗ-471.13.03.02.2024.267 ПЗ КП Лист 13 ВС = uв 1,56 , Тл ; = ВС = 1,59Тл 4, 44 ⋅ f ⋅ ПС 4, 44 ⋅ 50 ⋅ 0, 0044 По предварительно рассчитанным данным выбирается тип обмотки низкого напряжения (по [1] табл. 2.6). В качестве обмотки НН для рассматриваемого трансформатора применяется винтовая обмотка из провода прямоугольного сечения. Выбор числа ходов обмотки зависит от осевого размера одного витка. Осевой размер витка определяется предварительно для одноходовой обмотки с радиальными каналами: = hВ′ 1 l1 − hK 1 , мм ; w1 + 4 = hВ′ 1 961 = − 4 12,3 мм 55 + 4 где hK 1 - осевой размер канала между витками. Обычно hK 1 = 0,1а1 , мм , но не менее 4мм. При осевом размере витка hВ′ 1 < 18 мм используется одноходовая обмотка. Все параллельные провода имеют одинаковые размеры и площадь поперечного сечения. Сечение провода подбирается с учетом размещения его по высоте витка и охлаждения обмотки при допустимом уровне добавочных потерь. По условиям охлаждения при допустимом уровне добавочных потерь, размер провода: b≤ k3 ⋅ q , мм ; k2 ⋅ J ср2 b≤ 0,8 ⋅ 1400 = 21, 45 мм 17, 2 ⋅ 1, 7412 где k3 = 0,8 - коэффициент, учитывающий закрытие изоляционными деталями части охлаждаемой поверхности обмотки; k2 = 17, 2 - числовой коэффициент для алюминиевого провода; q ≤ 1400 Вт / м 2 - плотность теплового потока. По [1] табл. 2.5 подбирается размеры провода и количество параллельных проводов прямоугольного сечения. Выбираем провод: 5 1 × ПБ, круглое сечение 19,63 мм2 диаметром 5,4 мм. Сечение витка 19,63 мм2. Изм. Лист № докум. Подпись Дата ПЗ-471.13.03.02.2024.267 ПЗ КП Лист 14 Плотность тока в обмотке: 36,1 МА J1 = 19,63 · 10-6 = 1,839 м2 . Полное сечение витка обмотки: П1 = П В1nВ1 , мм 2 ; П В= 39, 6 ⋅ = 2 79мм 2 1 Уточненная плотность тока в витке: J1 = I1Ф , А / мм 2 ; П1 36,1 МА J1 = 19,63 · 10-6 = 1,839 м2 . Радиальный размер обмотки: а1 = а′ ⋅ nВ1 5, 0 ⋅ 2 , мм ; = а1 = 2,5 мм nХ 4 Число витков в слое: 0,701 wСЛ = 1 · 0,0054 - 1 = 128 витков. Обмотка НН наматывается в 2 слоя. Первый слой по 128×1=128 витков. Второй слой по 38×1=38 витков. Всего 166 витков. Общий суммарный радиальный размер металла: b = 5,4 · 2 = 10,8 мм = 0,0108 м. Напряжение двух слоев обмотки: UМСЛ = 2 · 128 · 1 = 256 В. Межслойная изоляция- кабельная бумага марки К-120 по ГОСТ 32436-83Е, 2 слоя, выступ изоляции 10 мм с каждого конца обмотки. С торцов каждого слоя вверху и внизу укрепляются бумажно-бакелитовые кольца толщиной 3 мм. Радиальный размер обмотки по 6.55: a1 = (5,4 · 2 + 2 · 1 · 0,12) · 10-3 = 0,011 м. Внутренний диаметр обмотки: ′ d Н + 2a01 , мм D = 1 D'1 = 0,08 + 2 · 0,004 = 0,088 м. Внешний диаметр обмотки: ′′ D1′ + 2a1 , мм D= 1 Изм. Лист № докум. Подпись Дата ПЗ-471.13.03.02.2024.267 ПЗ КП Лист 15 D''1 = 0,088 + 2 · 0,011 = 0,11 м. Принимаемые размеры бумажно-бакелитового цилиндра, на котором на 6 рейках наматывается обмотка: 0,074 ∅ 0,076 × 0,711 м. Масса металла обмотки: GO1 = 28 · 3 · Масса магнитопровода: 0,088 + 0,11 · 166 · 0,01963 = 27,1 кг. 2 GПР1 = 1,02 · 27,1 = 27,6 кг. Рисунок 3 – Обмотка НН (цилиндрическая многослойная из круглого провода). Охлаждающая поверхность обмотки состоит из вертикальных и горизонтальных поверхностей ее витков и определяется по формуле: П01 = 4 ⋅ с ⋅ k ⋅ π ⋅ w1 ⋅ ( D1′ + а1 ) ⋅ ( а1 + b′ ) , м 2 П01 = 4 ⋅ 3 ⋅ 0, 75 ⋅ π ⋅ 55 ⋅ ( 0,108 + 10, 7 ⋅ 10−3 ) ⋅ (10, 7 ⋅ 10−3 + 9,5 ⋅ 10−3 ) = 3, 73 м 2 где с=3 - число активных стержней; Коэффициент k = 0, 75 , который учитывает величину закрытия поверхности обмотки рейками, а также другими изоляционными деталями. Число витков обмотки ВН при номинальном напряжении: Изм. Лист № докум. Подпись Дата ПЗ-471.13.03.02.2024.267 ПЗ КП Лист 16 w2 н = w1 U 2Ф 5774 w2 н 85 = 3696вит ; , вит ;= U1Ф 132,8 w2 н ≈ 3696 вит Число витков одной ступени регулирования: wр = 0.025 * 3696, вит ; wр = 92.4вит Полученное значение wр округляется до ближайшего целого числа: wр = 93 вит Полное число витков обмотки ВН на каждой ступени регулирования: w = w2 н + 2 wр , вит ; w= 3696 + 2 ⋅ 93 = 3882вит 2 2 w = w2 н + wр , вит ; 2 w2 = w2 н , вит ; w = w2 н − wр , вит ; 2 w = w2 н − 2 wр , вит ; 2 W2= 3696 + 93= 3789вит w2 = 3696вит w2= 3696 − 93= 3603вит w= 3696 − 2 ⋅ 93 = 3510вит 2 Рисунок 4 – Схема регулировочных ответвлений в обмотке ВН. По предварительно рассчитанным данным выбирается тип обмотки низкого напряжения (по [1] табл. 2.6). В качестве обмотки ВН для рассматриваемого трансформатора применяется цилиндрическая многослойная обмотка из прямоугольного алюминиевого Изм. Лист № докум. Подпись Дата ПЗ-471.13.03.02.2024.267 ПЗ КП Лист 17 провода. Ориентировочная плотность тока в обмотке ВН: J 2 ≈ 2 J cр − J1 , А / мм 2 ; J 2 ≈ 2 ⋅ 1, 737 − 1,839 = 1, 656 А / мм 2 Ориентировочное сечение витка обмотки: П2′ = 1.44 I 2Ф П2′ = 0.9 мм 2 , мм 2 , = J cр 1, 656 Исходя из рассчитанного значения из стандартного сортамента П2 обмоточных алюминиевых проводов для трансформаторов (по [1] табл. 2.5), подбирается провод марки ПБ по ГОСТ 16512-80 Выбираем провод: 1,4 1 × ПБ, круглое сечение 1,51 мм2 диаметром 1,8 мм. . Число витков в слое: = w CЛ 2 l − 1, вит ; nв ⋅ b′ = wСЛ 2 0, 249 = − 1 40вит 1 ⋅ 0, 0018 Обмотка ВН наматывается в 7 слоев. 6 с слоев по 388×6=2328 витков. 1 слой по 237×1=237 витков. Всего 2565 витков. Общий суммарный радиальный размер металла: b = 1,8 · 7 = 12,6 мм = 0,0126 м. Напряжение двух слоев обмотки: UМСЛ = 2 · 388 · 1 = 776 В. Межслойная изоляция – кабельная бумага марки К-120 по ГОСТ 32436-83Е, 2 слоя, выступ изоляции 10 мм с каждого конца обмотки. С торцов каждого конца вверху и внизу укрепляются бумажно-бакелитовые кольца толщиной 3 мм. Радиальный размер обмотки по 6.55: a2 = (1,8 · 7 + 2 · 6 · 0,12) · 10-3 = 0,014 м. Внутренний диаметр обмотки: D'2 = 0,11 + 2 · 0,027 = 0,164 м. Внешний диаметр обмотки: D''2 = 0,164 + 2 · 0,014 = 0,192 м. Изм. Лист № докум. Подпись Дата ПЗ-471.13.03.02.2024.267 ПЗ КП Лист 18 Принимаемые размеры бумажно-бакелитового цилиндра, на котором на 6 рейках наматывается обмотка: 0,146 ∅ 0,152 × 0,721 м. Масса метала обмотки: GO2 = 28 · 3 · 0,164 + 0,192 · 2565 · 0,00151 = 57,9 кг. 2 Масса провода: GПР2 = 1,02 · 57,9 = 59,1 кг. Масса металла провода: GО = 27,1 + 57,9 = 85 кг. Масса провода двух обмоток: GПР = 27,6 + 59,1 = 86,7 кг. Вывод: выбираем многослойную цилиндрическую обмотку из круглого медного провода марки ПБ, выбираем провод 1 × ПБ, круглого сечения s = 1,51 1,4 мм2 диаметром 1,8 мм., количество витков 388. Изм. Лист № докум. Подпись Дата ПЗ-471.13.03.02.2024.267 ПЗ КП Лист 19 4. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ Потери короткого замыкания Pк в трансформаторе складываются из основных потерь и добавочных потерь в обмотках, отводах, потерь в стенках бака и других металлических элементах конструкции, вызванных полем рассеяния обмоток и вводов. Основные потери в обмотках НН и ВН при номинальном напряжении: 2 PОСН 1 P= осн1 =k ⋅ J1 ⋅ G01 , Вт ; Pосн 2 =k ⋅ J 22 ⋅ G02 , Вт ; = 2, 4 · 10−12 · 1,8392 · 1012 · 27,1 120 Вт. Pосн 2 = 2, 4 · 10−12 · 1, 6562 · 1012 · 57,9 = 381,1 Вт где k = 2, 4 - коэффициент для медного провода; J1(2) , А / мм 2 - реальная плотность тока в обмотках НН и ВН. Масса металла обмотки ВН с учетом верхних ступеней регулирования: G02 П =k ⋅ Dср 2 ⋅ ( w2 н + wр ) ⋅ П2 ⋅10−3 , кг 0,164 + 0,192 = GO 2 28·3· = ·3882·0, 0009 57,9 КГ . 2 Добавочные потери в обмотках рассчитываются с учетом коэффициентов добавочных потерь. Коэффициент добавочных потерь для обмотки НН: к Д 1 =1 + k ⋅ β П2 ⋅ n 2 ⋅ а 4 ⋅10−4 1, 008 к Д 1 = 1 + 0, 044 · 108 · 0, 752 · 54 · 10−12 · 22 = где k = 0, 044 - коэффициент для медных проводов прямоугольного сечения; n - число проводников в радиальном направлении. β П= b1 ⋅ m 5 *10−3 *128 * 0,95 ⋅ k Р ⋅10−3 , = β П = 0, 752 l1 0, 249 где = k Р 0,93 − 0,98 - коэффициент приведения поля рассеяния; m - число проводников в осевом направлении. Коэффициент добавочных потерь для обмотки ВН: к Д 2 =1 + k ⋅ β П2 ⋅ n 2 ⋅ а 4 ⋅10−4 Изм. Лист № докум. Подпись Дата ПЗ-471.13.03.02.2024.267 ПЗ КП Лист 20 1 к Д 2 = 1 + 0, 044 · 108 · 0,542 · 1, 44 · 10−12 · 7 2 = где k = 0, 044 - коэффициент для медных проводов прямоугольного сечения; n - число проводников в радиальном направлении. b ⋅m l2 1, 4 *10−3 * 388 * 0,95 0, 249 2 β П= = ⋅ k Р ⋅10−3 , ) 2 0,542 β П (= где = k Р 0,93 − 0,98 - коэффициент приведения поля рассеяния; m - число проводников в осевом направлении. Длина проводов отводов при схеме соединения Y/Y: lотв1 ≈ 7,5 ⋅ l1 , м , lотв1 ≈ 7,5 ⋅ 0, 249 = 1.9 м lотв 2 ≈ 7,5 ⋅ l2 , м , lотв 2 ≈ 7,5 ⋅ 0, 249 = 1.9 м Масса металла отвода: Gотв1(2)= lотв1(2) ⋅ Потв1(2) ⋅ γ М ⋅10−6 , кг Gотв1 = 1.9 · 19, 63 · 10−6 · 8900 = 0,919 кг Gотв 2 = 1.9 · 1,51 · 10−6 · 8900 = 0, 071 кг где Потв1(2) , мм 2 - сечение отводов обмоток НН и ВН (принимается равным сечению витка обмотки); γ М = 8900кг / м3 - плотность материала обмоток. Основные потери в отводах обмоток НН и ВН: 2 Pотв1(2) =⋅ k J1(2) ⋅ Gотв1(2) , Вт Pотв1 = 2, 4 · 10−12 · 1,8392 · 1012 · 0,919 = 7,5 Вт ; Pотв 2 = 2, 4 · 10−12 · 1, 6562 · 1012 · 0, 071 = 0,5 Вт где k = 2, 4 - коэффициент для медного провода; J1(2) , А / мм 2 - реальная плотность тока в обмотках НН и ВН. Потери в стенках бака и других стальных деталях трансформатора: PБ = k ⋅ S Н , Вт PБ = 10 · 0, 015 · 25 = 3, 75 Вт где k = 0, 015 - коэффициент, который определяется по табл. 4.1 [1]; S Н , кВА номинальная мощность трансформатора. Изм. Лист № докум. Подпись Дата ПЗ-471.13.03.02.2024.267 ПЗ КП Лист 21 Общие потери короткого замыкания в трансформаторе составляют: P= к Д 1 Pосн1 + к Д 2 Pосн 2 + Pотв1 + Pотв 2 + PБ , Вт к Pк = 120 · 1, 008 + 381,1 · 1 + 7,5 + 0,5 + 3, 75 = 513 Вт Погрешность величины Pк относительно заданного значения: 500 − 513 = ⋅ 100% 2.6% 500 = ∆Pк Погрешность расчета Pк не превышает рекомендуемый предел 5%. Активная составляющая напряжения короткого замыкания: uа % = Pк ,% ; 10 S Н = uа % 513 = 2.05% 10 ⋅ 25 где Pк , Вт - рассчитанные потери короткого замыкания; S Н , кВА - номинальная мощность трансформатора. Числовой коэффициент для расчета реактивной составляющей напряжения короткого замыкания: β= π d12 l ; β = π ⋅ 0, 097 = 1.3 0, 249 где l , м - наибольшая высота обмотки НН или ВН, полученная по предыдущим расчетам. Ширина приведенного канала рассеяния: а= а12 + Р а1 + а2 , мм ; 3 0, 011 + 0, 011 0, 09 + 0, 02 мм аР = = 3 Коэффициент, учитывающий отклонение реального поля рассеяния от идеального вследствие конечной высоты обмоток: 1 − кР = 1 − σ 1 − е σ ; к Р = 1 − 0, 0236 · (1 − e −1/0,077 ) ≈ 0,92 где коэффициент σ= а12 + а1 + а2 0, 09 + 0, 011 + 0, 014 ; σ = = ⋅ 10−3 0, 0077 π ⋅l π ⋅ 0, 249 Реактивная составляющая напряжения короткого замыкания: = u р% Изм. Лист № докум. Подпись Дата 7,9 ⋅ f ⋅ S ′ ⋅ β ⋅ a р ⋅ k р ⋅ kq u 2 в ⋅10−4 , % ПЗ-471.13.03.02.2024.267 ПЗ КП Лист 22 = u р% 7,9 ⋅ 50 ⋅ 8, 4 ⋅ 1.582 ⋅ 0, 02 ⋅ 0,98 ⋅ 1, 058 = ⋅ 10−4 4.08% 2 1,57 kq 1, 01 − 1, 06 - коэффициент, учитывающий взаимное расположение где = обмоток НН и ВН. Полное напряжение короткого замыкания: = uк % ua % 2 + u р % 2 , % ; uк % = 2.052 + 4.052 = 4.57% Погрешность величины uк % относительно заданного значения: 4,5 − 4,57 = ⋅ 100% 1.54% . 4,5 = ∆uк Действующее значение установившегося тока короткого замыкания в обмотках НН и ВН: 100 I1Ф 100 ⋅ 1.44 , А , I ку1 = 55,37 А I ку1 == 100 S H 100 ⋅ 2,5 4,57 ⋅ 1 + uк 1 + 3 uк S K 4,57 ⋅ 500 *10 100 I 2Ф 100 ⋅ 62.8 I ку 2 == , А , I ку 2 = 800,355 А 100 S H 100 ⋅ 2,5 4,57 ⋅ 1 + uк 1 + 3 uк S K 4,57 ⋅ 500 *10 где = S K 25кВ ⋅ А - мощность короткого замыкания электрической сети при классе напряжения ВН – 6-35кВ (табл. 7.2 [1]). Наибольшее мгновенное значение тока короткого замыкания: iк max1(2) = где kmax - коэффициент, 2 ⋅ kmax I ку1(2) , А учитывающий апериодическую составляющую тока, максимально возможную 2 ⋅ kmax принимается в зависимости от величины uа u . р uр 3,826 При u = 2,384 = 1,6 по табл. 7.3[1] kM · 2 = 1,61. а iк max1 = 2 ⋅ 1, 61 ⋅ 55,37 =89,15 А ; iк max 2 = 2 ⋅ 1, 61 ⋅ 800,355 =1817 А Наибольшую опасность при коротком замыкании представляют для обмоток трансформатора механические силы, возникающие между обмотками и их частями. Изм. Лист № докум. Подпись Дата ПЗ-471.13.03.02.2024.267 ПЗ КП Лист 23 Рисунок 5 – Направление механических усилий в обмотках при КЗ. Радиальная сила, действующая на обмотку ВН: FР1 = 0, 628 · ( iК .MAX · w ) · β · k Р 2 FР1 = 0, 628 · ( 89,15 · 2493) · 0, 614 · 0,98 · 10−6 = 18666 Н 2 где k р = 0,96 - коэффициент, вычисленный на этапе расчета напряжения короткого замыкания; w2н - число витков обмотки ВН. На обмотку НН действует радиальная сила, равная приложенной к обмотке ВН, но противоположного направления. Поперечное поле рассеяния, направление которого в верхних и нижних ′ половинах обмоток прямо противоположно, образует механические силы FОС (рис. 3.3), сжимающие обмотки в осевом направлении. Среднее сжимающее напряжение в проводе обмотки НН: FР 18666 σСЖ.Р = 2 · π · w · П = 2 · π · 166 · 19,63 · 10-6 = 0,91 МПа. 1 1 Изм. Лист № докум. Подпись Дата ПЗ-471.13.03.02.2024.267 ПЗ КП Лист 24 Среднее растягивающее напряжение в проводах обмотки ВН: FР 18666 σР = 2 · π · w · П = 2 · π · 2493 · 1,51 · 10-6 = 0,79 МПа. 2 2 т.е. 1 % допустимого значения 60 МПа. ′ определяется как: Осевая сила FОС ′ = FОС FР аР ⋅10−3 , Н ; 2l ′ = 18666 ⋅ FОС 0, 035 466 Н = 2 ⋅ 0, 249 lX 0,2592 F''ОС = FР · l'' · k · m = 18666 · 0,156 · 0,98 · 4 = 7912 Н; Р Где lx= 259,2 мм; m = 4; после установки размеров бака l'' = 0,156 м. Распределение осевых сил. Максимальные сжимающие силы в обмотках: FСЖ1 = F'ОС + F''ОС = 466 + 7912 = 8378 Н; FСЖ2 = = F''ОС - F'ОС = 7912 - 466 = 7446 Н; Наибольшая сжимающая сила наблюдается в середине обмотки НН, где FСЖ = 8378 Н. Температура обмотки через tК = 5 с после возникновения короткого замыкания: Θ= Изм. Лист 670 · TК 670 · 5 + Θ + 90 = 128,2 °С. Н= 4,51 2 UК 2 12,5 · [1,656] - 5 12,5 · [J · 10-6] - TК № докум. Подпись Дата ПЗ-471.13.03.02.2024.267 ПЗ КП Лист 25 5. РАСЧЕТ МАГНИТНОЙ СИСТЕМЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК ХОЛОСТОГО ХОДА Принята конструкция трехфазной плоской шихтованной магнитной системы, собираемой из пластин холоднокатаной текстурованной стали марки 3411 0,35 мм по рис. 5.1. Активное сечение стержня: Рисунок 6 - Сечения стержня. Масштаб 2:1 Рисунок 7 - Сечения ярма. Масштаб 2:1. Ярма прессуются ярмовыми балками. Размеры пакетов выбраны для стержня диаметром 0,08 м без прессующей пластины. Число ступеней в сечении Изм. Лист № докум. Подпись Дата ПЗ-471.13.03.02.2024.267 ПЗ КП Лист 26 стержня 4, в сечении ярма 3. Таблица 2 - Размеры пакетов в сечении стержня и ярма № Стержень, мм пакета Ярмо (в половине поперечного сечения), мм 1 75×14 75×14 2 65×9 65×9 3 55×6 55×11 4 40×5 - Общая толщина пакетов стержня (ширина ярма) 0,068 м. Площадь ступенчатой стержня. Площадь сечения стержня: ПФ.С = 43,3 см2 = 0,00433 м2. Площадь сечения ярма: ПФ.Я = 44,8 см2 = 0,00448 м2. Объем угла магнитной системы: VУ = 280,8 см3 = 0,000281 м3 Активное сечение стержня: = ПС кЗ ПФС ⋅10−4 , м 2 ПС = 0,97 · 0, 00433 = 0, 0042 м 2 где ПФС , см 2 - площадь сечения стержня, определяемая по [1] табл. 5.5; кЗ - коэффициент заполнения сталью (для стали с толщиной листов 0,30мм равен 0,96). Активное сечение ярма: = П Я кЗ ПФЯ ⋅10−4 , м 2 П Я = 0,97 · 0, 00448 = 0, 00435 м 2 Изм. Лист № докум. Подпись Дата ПЗ-471.13.03.02.2024.267 ПЗ КП Лист 27 где ПФС , см 2 - площадь сечения ярма, определяемая по [1] табл. 5.5. Объем стали угла магнитной системы: VУ.СТ = kЗ · VУ VУ.СТ=0,97 · 0,000281 = 0,00027 м3 Длина стержня трансформатора: ′ + l02 ′ ) ⋅10−3 , м lC =l2 + ( l01 lC = 0, 701 + 2 · 0, 02 = 0, 741 м где l01′ и l02′ - расстояние от обмотки до верхнего и нижнего ярма. Расстояние между осями стержней: С = D2′′ + a22 ⋅10−3 , м С = 0,192 + 0, 008 = 0, 2 м Масса стали угла магнитной системы: = GУ кЗVУ γ СТ ⋅10−6 , кг GУ = 0, 000281 · 7650 = 2,1 кг где VУ , см3 - объем угла магнитной системы, определяемый по [1] табл. 5.5; γ СТ = 7650кг / м3 - плотность трансформаторной стали. Масса стали двух ярм трехфазного трансформатора: GЯ = GЯ′ + GЯ′′ = 4CП Я γ СТ + 2GУ , кг GЯ = 2 · 0, 00435 · 2 · 0, 2 · 7650 + 2 · 2,1 = 30,8 кг. где C , м - расстояние между осями стержней. Масса стали стержней: = GС 3 ПС γ СТ ( lC + a1 Я ⋅10−3 ) − GУ , кг GС = 3 · 0, 741 · 0, 0042 · 7650 = 71, 4 кг; где a1Я , мм - ширина среднего пакета стали ярма, равная a1С [1] табл.5.2. Полная масса магнитной системы трансформатора: GСТ = GЯ + GС , кг GСТ = 30,8 + 72,3 = 103,1 кг . Уточняются значения индукции стержня и ярма: Изм. Лист № докум. Подпись Дата ПЗ-471.13.03.02.2024.267 ПЗ КП Лист 28 ВС = uв 1,57 , Тл ; = ВС = 1, 6Тл 4, 44 ⋅ f ⋅ ПС 4, 44 ⋅ 50 ⋅ 0, 0042 ВЯ = uв 1,57 , Тл ; ВЯ = = 1, 439Тл 4, 44 ⋅ f ⋅ П Я 4, 44 ⋅ 50 ⋅ 0, 0435 Потери холостого хода в магнитопроводе стержневого типа: PХ = [kП.Р · kП.З · (pС · GС + pЯ · G'Я - 4 · pЯ · GУ + pС + pЯ 2 · kП.У · GУ) + + ∑pЗ · nЗ · ПЗ] · kП.Я · kП.П · kП.Ш = + 4 · 0,0059 · 292 + 0,0042 · 563 + 2 · 0,00435 · 526] · 1 · 1,02 · 1,01 = 124 Вт, где k ПУ = 8, 6 - коэффициент увеличения потерь в углах магнитной системы при прямых и косых стыках ([1] табл. 8.13); k ПР = 1, 05 - коэффициент, учитывающий влияние техпроцесса резки ([1], стр. 380); k ПЗ = 1 - коэффициент, учитывающий удаление заусенцев ([1], стр. 380); k ПЯ = 1 - коэффициент, учитывающий форму сечения ярма ([1], стр. 379); k ПП = 1, 02 - коэффициент, учитывающий влияние прессовки ([1], табл. 8.12); k ПШ = 1, 01 - коэффициент, учитывающий перешихтовку верхнего ярма остова при установке обмоток. Удельные потери в стали стержней и ярма определяются по [1] табл. 8.10 в зависимости от значений индукций в стержне и ярме для стали марки 3404 толщиной 0,3мм при шихтовке в две пластины. При ВС = 1, 49Тл - рС = 0,956 Вт / кг ; рСЗ = 563Вт / м 2 . При ВЯ = 1, 439Тл - рЯ = 0,869 Вт / кг ; рЯЗ = 526 Вт / м 2 . В С При ВСКОС = = 2 1, 491 = 1, 054Тл - рКОС = 292 Вт / м 2 . 2 Для прямых стыков площадь зазора в стыке равна площади сечения в стержне и индукция равная индукции в стержне: Погрешность: = ∆P0 Изм. Лист № докум. Подпись Дата 125 − 124 ⋅ 100% = 0,8% < ±7,5% 125 ПЗ-471.13.03.02.2024.267 ПЗ КП Лист 29 Активная составляющая тока холостого хода: i0 а = Pх ,% ; 10 S Н = i0 а 124 = 0, 496% 10 ⋅ 25 Полная намагничивающая мощность: QХ = [kТ.Р · kТ.З · (qС · GС + qЯ · G'Я - 4 · qЯ · GУ + qС + qЯ 2 · kТ.У · kТ.ПЛ · GУ) + + 4 · qКОС · ПЗ.КОС + qС.З · ПС + 2 · qЯ.З · ПЯ] · kТ.Я · kТ.П · kТ.Ш = 785 кВар де kТУ = 41, 41 - коэффициент учитывающий количество углов с косыми и прямыми стыками в магнитной системе ([1] табл. 8.20); kТР = 1,18 - коэффициент, учитывающий влияние тех процесса резки рулона на пластины; kТЗ = 1 - коэффициент, учитывающий удаление заусенцев; kТЯ = 1 - коэффициент, учитывающий форму сечения ярма; kТП = 1, 04 - коэффициент, учитывающий влияние прессовки; kТШ = 1, 01 - коэффициент, учитывающий перешихтовку верхнего ярма остова при установке обмоток; kТПЛ = 1, 28 - коэффициент, учитывающий ширину пластин в углах магнитной системы. При ВС = 1, 491Тл - qС = 1,183ВА / кг ; qСЗ = 13340 ВА / м 2 . При ВЯ = 1, 439Тл - qЯ = 1, 082 ВА / кг ; qЯЗ = 11040 ВA / м 2 . В С При ВСКОС = = 2 1, 439 = 1, 054Тл - рКОС = 1600 ВА / м 2 . 2 Реактивная составляющая тока холостого хода: i0 р = Qх ,% ; 10 S Н = i0 р 785 = 3,14% 10 ⋅ 25 Полный фазный ток холостого хода: = iх iх= iхa2 + iхp2 , % 1,9442 + 3.142= 3.7% Погрешность: Изм. Лист № докум. Подпись Дата ПЗ-471.13.03.02.2024.267 ПЗ КП Лист 30 = ∆i0 Изм. Лист № докум. Подпись Дата 3.2 − 3.7 ⋅ 100% = 14.5% < ±15% 3.2 ПЗ-471.13.03.02.2024.267 ПЗ КП Лист 31 6. РАСЧЕТ Т-ОБРАЗНОЙ СХЕМЫ ЗАМЕЩЕНИЯ На рисунке 8 представим Т-образную схему замещения трансформатора. Xσ1 R1 Xσ 2 R2 R0 X0 Рисунок 8 – Т-образная схема замещения трансформатора Определим ток холостого хода по формуле ниже: I10 = = I10 i0 ⋅ I1Ф 100 2 ⋅ 1.443 = 0.046 А 100 Определим эквивалент необратимых потерь в сердечнике по формуле ниже: P0 3 ⋅ I102 R0 = = R0 125 = 902,11 3 ⋅ 0.0462 Определим входное сопротивление трансформатора при опыте холостого хода: Z0 = = Z0 U1ф I10 5774 = 125000(Ом) 0.046 Определим эквивалент реактивных потерь в сердечнике: = X0 X0= Изм. Лист № докум. Подпись Дата Z 02 − R02 1250002 − 902,112 = 125000(Ом) ПЗ-471.13.03.02.2024.267 ПЗ КП Лист 32 Определим напряжение короткого замыкания трансформатора ниже по формуле: UK = U 0 ⋅ U1ф 100 4,5 ⋅ 5774 = 259,81В 100 = UK Определим входное сопротивление трансформатора при опыте короткого замыкания трансформатора: ZK = = ZK UK I1ф 259,81 = 180(Ом) 1, 443 Определим входное активное сопротивление трансформатора: RK = = RK Pk 3 ⋅ I12ф 500 80(Ом) = 3 ⋅ 1, 4432 Определим входное реактивное сопротивление трансформатора: Z k2 − Rk2 = XK X K= 1802 − 802= 161, 25(Ом) Определим активное сопротивление первичной обмотки R1: R = R= `2 1 R = R= `2 1 RK 2 80 = 40(Ом) 2 Определим индуктивное сопротивление рассеивания первичной обмотки: X = X= `σ 2 σ1 X = X= `σ 2 σ1 Xk 2 161, 25 = 80, 62(Ом) 2 Определим коэффициент трансформации: Изм. Лист № докум. Подпись Дата ПЗ-471.13.03.02.2024.267 ПЗ КП Лист 33 K= = K U1ф U 2ф 5774 = 43,5 132,8 Определим активное сопротивление вторичной обмотки: R2 = = R2 R`2 K2 40 = 0, 021(Ом) 43,52 Определим индуктивное сопротивление рассеивания вторичной обмотки трансформатора: Xσ 2 = = Xσ 2 Изм. Лист № докум. Подпись Дата X `σ 2 К2 80, 62 = 0, 043(Ом) 43,52 ПЗ-471.13.03.02.2024.267 ПЗ КП Лист 34 ЗАКЛЮЧЕНИЕ В данном курсовом проекте произведен расчет силового трансформатора типа ТМ-25. Разработанный трансформатор имеет магнитопровод стержневой конструкции, набранный из листов холоднокатаной электротехнической стали марки 3404 с толщиной листов 0,30 мм. В качестве проводникового материала в обмотках использован алюминий. Конструктивное исполнение обмоток: ОНН - цилиндрическая одно- и двухслойная из прямоугольного провода; ОВН – цилиндрическая многослойная из круглого провода. Расчетное значение потерь короткого замыкание Рк меньше требуемого ГОСТом. Расчетное значение потерь холостого хода Рх больше заданного значения, что не превышает допустимого отклонения 5 %. Полученные величины потерь можно считать удовлетворительными, так как зависящие от них параметры трансформатора находятся в допустимых пределах: Расчетный ток холостого хода Iх в расчетах получился практически такой же, как и в задании. В связи с этим, трансформатор будет более эффективен в процессе эксплуатации. Расчетное значение напряжения короткого замыканияя Uк получился такой же, что и в задании, что не превышает 5%. Изм. Лист № докум. Подпись Дата ПЗ-471.13.03.02.2024.267 ПЗ КП Лист 35 БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 1. Тихомиров П.М. Расчет трансформаторов: учебное пособие – Москва, Энергоатомиздат, 1986 – 527с. 2. Монюшко, Н.Д. Расчёт трансформаторов: Учебное пособие по курсу «Электрические машины» для студентов-заочников Н.Д. Монюшко, Э.А. Сигалов, А.С. Важенин. - Челябинск: ЧПИ, 1986. – 86 с. 3. Проектирование трансформаторов. Методические указания к курсовому проектированию, ч.1 и ч.2. Под. ред. Монюшко Н.Д. Челябинск, ЧПИ. 1984. – 168с. Изм. Лист № докум. Подпись Дата ПЗ-471.13.03.02.2024.267 ПЗ КП Лист 36
